临床分子诊断与遗传性耳聋的精准医疗

临床分子诊断与遗传性耳聋的精准医疗武汉大学人民医院临床分子诊断中心Email:tytsing@163.comTel永清“精准医学计划”再次向癌症宣战:美国癌症“登月计划”早在1971年，时任美国总统尼克松就提出“抗癌战争”。然而40多年过去了，癌症已经成为一种常见病和多发病，但没有一种癌症能被根治。据世界卫生组织统计，全球癌症患者数量正以惊人的速度增加。2012年，全球新增癌症病例约为1400万例，预计20年内这个数字将上升到2200万。在美国，癌症是仅次于心脏病的二号“杀手”，平均每天约1600人死于癌症。

2016年1月12日,在自己任期内最后一次国情咨文演讲中,美国总统奥巴马特别提及了一项“新登月计划”,呼吁通过这项全国性计划永久治愈癌症,并任命副总统拜登为该计划负责人。美国国家癌症研究所（NCI）任命了一个由科学家和其他专家组成的蓝带小组，以帮助指导副总统乔·拜登雄心勃勃的10亿美元癌症治疗“登月计划”。目标是未来5年内加快在对抗癌症方面取得的进展，并且破除阻碍研究人员合作的界限。今年，NCI将在此项努力上花费1.95亿美元，而奥巴马已为美国国立卫生研究院（NIH）另外申请了6.8亿美元的2017年度预算。拜登写道：“我们想要的不是渐变，而是在通往攻克癌症道路上的巨大跃进。这就是这个‘登月计划’的目标。”中国的精准医疗：正式启动并进入实施阶段精准医学重点专项主要涉及6个项目以及15个子项目：1.基于组学特征谱的疾病分子分型研究：恶性肿瘤、心脑血管、代谢性、呼吸系统、免疫性、神经精神类疾病2.基于医学分子影像技术的疾病精准诊疗方案研究：多线束精准放疗3.药物个性化应用评价与临床应用研究：新药临床试验/传统药物的药物基因组及个体化精准用药4.罕见病精准诊疗技术研究：精准诊疗技术与临床规范5.疾病诊疗规范及应用方案的精准化研究：恶性肿瘤、呼吸疾病6.个体化治疗靶标发现与新技术研发：恶性肿瘤、免疫性疾病、精神神经类疾病育龄夫妇体检PGD/PGS产前筛查新生儿筛查遗传病筛查精准用药肿瘤基因检测精准医学重点项目生殖健康遗传病肿瘤精准用药疾病的病因、发生与发展疾病与基因的关系基因检测——伴随您的一生孕前基因筛查-产前筛查-新生儿筛查-疾病诊断、治疗、风险预测、预后-个体化用药EricJ.Topol：IndividualizedMedicinefromPrewombtoTomb-cell.2014.02.疾病表型异质性现今医疗模式对疾病的分类未来医疗模式对疾病的分类疾病的分类NEnglJMed2012;366:489-491基因检测下治疗方案的变化DNARNAFunctionproteinCodeDe-codedproduct基因检测的落脚点基因检测的策略遗传的本质----基因Genes染色体来源23PairsofChromosomes母亲父亲基因变异GenesMutation“error”携带者Mutation“error"AutosomalRecessiveInheritance（AR）AR的遗传特点患者在家系中较为罕见隔代遗传亲代为携带者男女发病几率一致Carrier–NoHearingLossCarrier–NoHearingLossAffectedChild—HearingLossAutosomalRecessiveInheritance（AR）AutosomalDominantInheritance（AD）AD的遗传特点患者在家系中比较常见每一代都存在患者患者中男女性别无关患者遗传给下一代的几率为50%

父母为患者，出生耳聋小孩的几率为50%ADAR父亲母亲父亲耳聋患儿耳聋患儿父母为携带者，出生耳聋小孩的几率为25%90%的耳聋小孩的父母听力是正常的常染色体遗传小结母亲X-LinkedRecessiveInheritance（XR）XR的遗传特点家系中患者较为罕见隔代遗传男性患病，但不遗传男性患者多余女性女性为携带者，可以传递给儿子XD的遗传特点患者在家系中较为常见男性患者的女儿均患病男女患病的几率一致MitochondrialInheritance听力损失与耳聋听力损失地域人群分布WorldHealthOrganisation2012NEnglJMed2006;354:2151-2164耳聋的病因耳聋的病因

ExposuretoloudnoiseVirusordiseaseAutoimmuneinnereardiseaseHearinglossthatrunsinthefamilyAging(presbycusis)MalformationoftheinnerearMeniere’sDiseaseHeadtraumaOtosclerosisTumorsEarinfectionMalformationForeignImpactedearwaxAllergiesPoorEustachiantubefunctionPerforatedeardrumNoiseandhearinglossAgeandhearingloss非综合征耳聋具有的特征听力学改变与年龄相关有症状或无症状或呈进展性遗传方式隐性遗传75~80%显性遗传18~20%X连锁的或染色体问题语前耳聋的流行病学语前性耳聋（2/1000）特发性的（25%）非遗传性的（25%）遗传性的（50%）非综合征型（70%）综合征型（30%）常染色体显性（15%-24%）常染色体隐性（75%-85%）X连锁（1%-2%）DFNB1（50%）其它DFNB1（50%）耳部基因与功能耳部结构与基因NatRevDrugDiscov.2015;14(5):346-65耳部结构与基因耳部基因与功能遗产模式：常染色体显性常染色体隐性X连锁异常Y连锁异常多因素异常线粒体异常耳聋的遗传方式耳聋相关临床诊疗指南遗传学评估与咨询既往史或围产期历史宫内感染髓膜炎耳毒性药物产前饮酒宫内缺氧黄疸遗传学评估与咨询临床检查体检听力测试（包括家庭成员的听力比较）CTMRI神经系统检验耳部检验气道检测文献查阅遗传学评估与咨询家族史3-4代人（包括去世的）父母和同胞的听力状态近亲亲子关系种族和来源地出生时间与出生地生活习惯、工作性质医疗条件文化背景发病时间与年龄诊断明确的综合征或非综合征遗传性听力损失或耳聋遗传学评估与咨询遗传学检测基因检测染色体分析生化检测遗传连锁分析检测的目的出生前（PGD/PGS）新生儿诊断性的预测性的携带者筛查检测流程HumGenet.2016;135(4):441-50基因检测的意义明确诊断，为疾病提供健康管理辅助诊断，为疾病基因治疗提供依据筛选携带者，为患者及家庭提供健康管理优生优育，为植入前产前诊断或筛查提供依据检测肿瘤靶基因，为肿瘤患者提供治疗方案提供科研检测平台，提高科研水平耳聋基因检测的局限性有突变不一定有耳聋不能用突变预测耳聋的严重程度不一定能发现基因突变发现二个突变未发现突变发现意义不明的突变发现一个突变??~10%~70%~18%~1%听力损失或耳聋的分子诊断流程患者就诊临床诊断符合入选标准患者选择是否接受基因检测患者家属选择是否接受基因检测检测前宣教知情同意基因检测基因诊断风险评估基因或遗传咨询解决伦理问题检测对象：临床诊断患者或同家属一起；伦理学：解释基因检测的优缺点；知情同意：务必签署知情同意书；样本采集：按照操作规则进行；检测诊断：根据检测结果作出基因诊断基因诊断患遗传疾病的可能性；孟德尔遗传病的复杂性；是否受环境因素的影响；是否存在疾病易感性等风险评估

Bayes'theorem遗传病分子诊断必需的一步；在对患者或其家属进行基因咨询前，需要先得到基因检测结果，并明确基因型和表型的对应关系和疾病的遗传方式；为准父母提供遗传病的基因信息，并帮助他们确定将这些疾病遗传给孩子的可能性遗传咨询GeneticsisaFamilyBusinessAR的NSHLDFNB1是由GJB2和GJB6基因突变导致占NSHL的50%左右GJB2基因突变人群携带率约为1/33其它的50%是由数个不同基因变异导致，目前已发现至少84个基因HumGenet.2016;135(4):441-50AutosomalRecessiveInheritanceLocusGeneLocusGeneLocusGeneDFNB1AGJB2DFNB30MYO3ADFNB74MSRB3DFNB1BGJB6DFNB31WHRNDFNB76SYNE4DFNB2MYO7ADFNB35ESRRBDFNB77LOXHD1DFNB3MYO15ADFNB36ESPNDFNB79TPRNDFNB4SLC26A4DFNB37MYO6DFNB82GPSM2DFNB6TMIEDFNB39HGFDFNB84PTPRQDFNB7/11TMC1DFNB42ILDR1DFNB84OTOGLDFNB8/10

TMPRSS3DFNB44ADCY1

DFNB86TBC1D24DFNB9OTOFDFNB48CIB2DFNB88ELMOD3DFNB12CDH23DFNB49MARVELD2DFNB89KARSDFNB15/72/95GIPC3DFNB49BDP1DFNB91SERPINB6DFNB16STRCDFNB53COL11A2DFNB93CABP2DFNB18USH1CDFNB59PJVKDFNB94NARS2DFNB18BOTOGDFNB60SLC22A4DFNB97METDFNB21TECTADFNB61SLC26A5DFNB98

TSPEARDFNB22OTOADFNB63LRTOMT/COMT2DFNB99TMEM132EDFNB23PCDH15DFNB66DCDC2DFNB101GRXCR2DFNB24RDXDFNB66/67LHFPL5DFNB102EPS8DFNB25GRXCR1DFNB68S1PR2DFNB103CLIC5DFNB28TRIOBPDFNB70PNPT1DFNB105CDC14ADFNB29CLDN14DFNB73BSND

GJB2基因MutationtypeNumberofmutationsMissense/nonsense251

Splicing2

Regulatory1

Smalldeletions49

Smallinsertions17

Smallindels6

Grossdeletions3

Grossinsertions/duplications1

Complexrearrangements1

Repeatvariations0

GJB2基因突变与耳聋GJB2基因突变与耳聋DominantmutationsMutationDescriptionEffectdelE42delofAGGat125DelofGluat142W44SGtoCat131Trpat44intoSerW44CGtoCat132Trpat44intoCisR75QGtoAat224Argat75intoGlnR143QGtoAat428ArgintoGlnat143M163LAtoCat487Metat163intoLeuD179NGtoAat535Aspat179intoAsnR184QGtoAat551Argat184intoGlnC202FGtoTat605Cysat202intoPheRecessivemutationsMutationNameDescriptionEffectMutationNameDescriptionEffectMutationNameDescriptionEffectIVS1+1GtoAGtoAat-3172SplicesiteW24XGtoAat71Trpat24intoStopQ57XCtoTat169Glnat57intoStop-3170GtoAGtoAat-3170SplicesiteV27I+E114GGtoAat79+AtoGat341Valat27intoIleandGluat114intoGly176-191del16delof16ntat176FrameshiftM1V(p.0)AtoGat1NoproteinproductionR32CCtoTat94Argat32intoCisC64XCtoAat192Cysat64intoStopT8MCtoTat23Treat8intoMetR32LGtoTat95Argat32intoLeuY65XCtoAat195Tyrat65intoStop31del38delof38ntat31FrameshiftR32HGtoAat95Argat32intoHisY65XCtoGat195Tyrat65intoStop31del14delof14ntat31FrameshiftV37IGtoAat109Valat37intoIleW77RTtoCat229Trpat77intoArgG12VGtoTat35Glyat12intoValA40ECtoAat119Alaat40intoGluW77XGtoAat231Trpat77intoStopSLC26A4基因MutationtypeNumberofmutationsMissense/nonsense235Splicing52Regulatory3Smalldeletions43Smallinsertions25Smallindels3Grossdeletions4Grossinsertions/duplications0Complexrearrangements2Repeatvariations0AutosomalDominantInheritanceLocusGeneLocusGene

CRYMDFNA22MYO6DFNA1DIAPH1DFNA23SIX1DFNA2AKCNQ4DFNA25SLC17A8DFNA2BGJB3

DFNA28GRHL2

DFNA3AGJB2

DFNA36TMC1DFNA3BGJB6

DFNA41P2RX2DFNA4MYH14DFNA44CCDC50CEACAM16DFNA50MIRN96DFNA5DFNA5DFNA51TJP2DFNA6/14/38WFS1DFNA56TNCDFNA8/12TECTADFNA64SMAC/DIABLODFNA9COCHDFNA65TBC1D24DFNA10EYA4DFNA66CD164DFNA11MYO7ADFNA67OSBPL2DFNA13COL11A2

HOMER2DFNA15POU4F3

MCM2DFNA17MYH9

KITLGDFNA20/26ACTG1

X-linkedInheritanceLocus(OMIM)Gene(OMIM)DFNX1

(DFN2)PRPS1DFNX2

(DFN3)

POU3F4DFNX4

(DFN6)SMPXDFNX6

COL4A6AuditoryneuropathyLocus(OMIM)Gene(OMIM)AUNA1DIAPH3线粒体变异导致的耳聋与NSHL相关的基因突变位点GeneMutationPossibleadditionalsymptomsMTRNR11555A->GAminoglycosideinduced/worsenedMTRNR11494C->TAminoglycosideinduced/worsenedMTRNR1961(differentmutations)Aminoglycosideinduced/worsenedMTTS17445A->GPalmoplantarkeratodermaMTTS17472insCNeurologicaldysfunction,includingataxia,

dysarthriaandmyoclonusMTTS17510T->CnoadditionalsymptomsreportedMTTS17511T->Cnoadditionalsymptomsreported与SHL相关的基因突变位点GeneMutationPhenotypeMTTL1

3243A->GMELASandMIDDMTTK

8344A->G8356T->C8296A->GMERRFMERRFMIDDMTTS1

7512T->Cprogressivemyoclonicepilepsy,ataxiaandhearingimpairmentSeveralLargedeletionsKSS

SeveralLargedeletion/duplicationMIDDMTTE14709T->CMIDDMIDD：maternallyinheriteddiabetesmellitus

anddeafnessKSS：Kearns-SayreSyndromeMERRF：MyoclonicepilepsyandraggedredfibersMELAS：Mitochondrialencephalopathy,lacticacidosisandstroke-likeepisodesSHLAlportBranchio-oto-renalCHARGEJervell&Lange-NielsenNorriePendredSticklerTreacherCollinsUsherWaardenburgPerraultsyndromeSHL与基因变异Location

Gene

Xq22COL4A52q36-q37COL4A3/COL4A4LocusLocationGeneUSH1A

(14q32)nonexistentUSH1B11q13.5MYO7AUSH1C11p15.1USH1CUSH1D10q22.1CDH23USH1E

21q21unknownUSH1F10q21-22PCDH15USH1G17q24-25SANSUSH1H15q22-23unknownUSH1J15q23-q25.1CIB2USH1K10p11.21-q21.1unknownUSH2A1q41USH2AUSH2B3p23-24.2.unknownUSH2C5q14.3-q21.3VLGR1USH2D9q32WHRNUSH33q21-q25CLRN110q24.31PDZD7耳聋分子检测策略一代测序/基因芯片WES靶蛋白检测超微结构检测耳聋基因检测的策略NSHL基因鉴定的里程碑MolecularandCellularProbes29(2015)260-270McCarthyMI,etal.NatRevGenet.2008;9(5):356-69基因变异与疾病Mc